Thuyết minh đồ án tính toán thiết kế cơ khí ọn động cơ điện chọn động cơ điện không đồng bộ 3 pha kiểu ngắn mạch, điệp áp 220380v, kiểu kín hoặc bảo vệ và đặt nằm

 Chọn công suất động cơ điện N đc Chọn động cơ điện có công suất định mức N đc lớn hơn hay bằng công suất cần thiết N ct N đc ≥ N CT , trong tiêu chẩn chọn động cơ điện có nhiều loại t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

THUYẾT MINH

ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ

Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN THÁI DƯƠNG

1 2 3 4 5 6 7 8Phương

v (mm)

ĐườngkínhtangD(mm)

Thờiggianphục vụ

Số ca làm việc

Gócnghiêngđườngnối tâmbộtruyềnngoài

Đặc tínhlàm việc

nhẹ

Mục lục

PHẦN 1: CHỌN ĐÔNG CƠ ĐIỆN 1

1.1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN 4

2.1 Thiết kế bộ truyền đai ngoài 4

2.1.1 Chọn loại đai 4

2.2 Truyền động bánh răng 6

2.3 Tính các kích thước cơ bản của bộ truyền 8

PHẦN 3: THIẾT KẾ TRỤC VÀ TÍNH THEN 16

3.1 Chọn vật liệu chế tạo 16

3.2 Xác dịnh sơ bộ đường kính trục 16

3.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 16

3.4 Xác định các lực và sơ đồ đặt lực 17

PHẦN 4: THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC 23

4.1 Chọn ổ lăn 23

PHẦN 5: TÍNH NỐI TRỤC 25

5.1 Chọn nối trục đàn hồi 25

5.2 Momen xoắn qua nối trục 25

PHẦN 6: CẤU TẠO VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT MÁY KHÁC 27

6.1 Xác định kích thước các phần tử của vỏ h p ộ đúc bằng gang 27

PHẦN 7: HÌNH ẢNH 3D CHI TIẾT HỘP GIẢM TỐC 1 CẤP 29

7.1 TRỤC 29

7.2 Ổ BI 31

7.3 BÁNH RĂNG 32

7.4 VỎ HỘP 33

7.5 CỤM TRỤC 34

7.6 THÁO LẮP 35

7.7 MÔ PHỎNG CHẠY 35

7.8 CỤM TỔNG HỘP GIẢM TỐC 1 CẤP BÁNH RĂNG NGHIÊNG 36

PHẦN 8: TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH ABAQUS 37

8.1 PHÂN TÍCH BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TỬ HỮU HẠN 37

a Chọn công suất động cơ điện

 Tính toán công suất cần thiết cho động cơ điện:

Ta có: tính chọn động cơ và phân phối tỉ số

PV 1000 =8000.0,8 =6.4(KW )1000

Suy ra:

η=η η η η =1 0,972 0,994 0,96=0,86

N = N = 6,4 =7.4 ¿KW)Trong đó:

[ kW ]

η: hiệu suất truyền động chung của hệ thống η noitruc : hiệu suất khớp nối

η br : hiệu suất bộ truyền bánh răng η capo : hiệu suất của một cặp ổ

lăn η đ : hiệu suất bộ truyền đai

 Chọn công suất động cơ điện N đc

Chọn động cơ điện có công suất định mức N đc lớn hơn hay bằng công suất

cần thiết N ct (N đc ≥ N CT ), trong tiêu chẩn chọn động cơ điện có nhiều loại thỏa mãn

điều kiện này

- Số vòng quay của tang:

n = 60.1000 lv π v =60.1000 .0,8 ≈66,46 ( vòng )

Tra bảng 2.4 ở trên ta chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng tru răng nghiêng

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN

2.1.1 Chọn loại đai.

- Căn cứ theo yêu cầu kỹ thuật của bộ truyền chọn đai thang thường loại Б

- Tra bảng 4.13 (TTTK) chọn tiết diện đai b.h = 17.10,5

a Đường kính bánh đai nhỏ chọn theo tiêu chuẩn bảng 4.13 (TTTK)

- Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ:

Theo tiêu chuẩn chọn số đai là 4

f, Xác định lực căng ban đầu lực tác dụng lên trụ:

F =0 780 P v C1 α k Z đ + F v

Mà : Fv = qm.v2

- Tra bảng 4.22 (TTTK), ta có: qm = 0,178

NHE: số chu kỳ thay đổ ứng suất tương đương

Ti: mômen xoắn của trục i

c: số lần ăn khớp trong 1 vòng quay

Ka: hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng

[

]

a

b

= 0,5.0,3.(5+1) = 0,9

c Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

 Ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc

σ =Z Z

Z

√

M

α =α =arctan ( tan α )=arctan ( tan 20 )=20 ,37

tanβb = cos(20,83) tan(16,26) = 15,24

d Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

 Trong đó:

=1+ 2 108298 , 96 1,1 1, 37 1 , 76 90 55 =1

Do đó:

KF = KFβ KFα KFv = 1,1.1,37.1 = 1,5

Y = 1 = 1 =0,6Với εα= 1,65

 Số răng tương đương:

бH1max < [бH]max = 1411,2 (MPa)

- Theo 6.49:

бF1max = бF1.Kqt = 45,05.2,2 = 99,11 (MPa)

бF2max = бF2.Kqt = 41,08.2,2 = 90,4 (MPa)

бF1max < [бF1]max = 464 (MPa)

бF2max < [бF2]max = 403,6(MPa)

f Các thông số và kích thước bộ truyền

- Thép 45 tôi cải thiện có giớ hạn bền δb = 850 (MPa)

- Ứng suất cho phép [ τ ] = 12 ÷ 20 (MPa)

(N.mm) [τ]: ứng suất xoắn cho phép (MPa)

chọn dП = 55 (mm) => b02 = 29 (mm)

3.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:

 KIỂM NGHIỆM TRỤC VỀ ĐỘ BỀN MỎI

- Đối với thép cacbon trung bình: ψ σ =0,05;ψ τ =0

- Các trục được gia công trên máy tiện tại các tiết diện quan trọng nguy hiểm yêu cầuđạt Ra = 2,50,63 m, do đó theo bảng 10.8 hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bềmặt Kx = 1,1

- Theo bảng 10.12 khi dùng dao phay ngón, hệ số tâp trung ứng suất tại rãnh then ứngvới vật liệu có σb = 850 Mpa và Kσ = 2,22 , K = 1,72

- Theo bảng 10.10 tra hệ số σ và  với đường kính tiết diện nguy hiểm từ đó xác định

tỉ số K σ

❑σ và K❑

❑

❑

do lắp căng tại các tiết diện này, trên cơ sở đó dùng giá trị lớn hơn

trong 2 giá trị của K σ

❑σ đi tính Kσdvà giá trị lớn hơn trong 2 giá trị của K❑

τ a=

M x 2W 0

k σ ε σ

K τ ετ

Tiết diện S σ S τ S

- Vậy kiểm nghiệm bền điều thỏa mãn: s ≥[s]= (1,5÷ 2,5 ¿

- Tính kiểm nghiệm độ bền của then

Trục I và II có lực dọc trục tác dụng nên ta chọn ổ bi đỡ chặn

A: sơ đồ chọn ổ cho trục I:

Hệ số có khả năng làm việc :

Ta có: n=970 vg/phút

- ứng suất dập cho phép của vòng cao su [σ d]=2 N / mm2

- ứng suất cho phép của chốt [σ u]=60÷80N / mm2

 kiểm nghiệm độ bền dập của vòng cao su

2 108298 .1,4

d 6.(140−28−14 ) 28.14 d]

 kiểm nghiệm sức bền uốn chốt

Nắp hộp δ 1

Chọn δ = 8 mm

δ 1 = 0,9δ =7,2 Chọn δ 1 = 7mmGân tăng cường: Chiều dày e

Chiều cao h

Độ dốc

e = (0.8÷1)δ = 8

h < 58Khoảng 20

Chiều dày mặt bích thân hộp

Giữa bánh răng với thành trong

Hình ảnh: 2D trục 1

Hình ảnh: 3D trục 1

Hình ảnh:2D trục 2

Hình ảnh: 3D trục 2

7.2 Ổ BI.

Hình ảnh: ổ bi trục 1

Hình ảnh: ổ bi trục 2

7.3 BÁNH RĂNG.

Hình ảnh: bánh răng trục 1

7.4 VỎ HỘP.

Hình ảnh: vỏ dưới

Hình ảnh: vỏ trên

7.5 CỤM TRỤC.

Hình ảnh: cụm trục 1

Hình ảnh: cụm trục 2

7.6 THÁO LẮP

Hình ảnh: tháo lắp

7.7 MÔ PHỎNG CHẠY.

Hình ảnh: mô phỏng chạy

7.8 CỤM TỔNG HỘP GIẢM TỐC 1 CẤP BÁNH RĂNG NGHIÊNG

Hình ảnh: hộp giảm tốc 1 cấp

PHẦN 8: TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH ABAQUS

A PHÂN TÍCH.

Ta vào phần mềm Abaqus, Import => chọn part từ phần mềm Solidworks đã thiết kế vào Tiến hành phân tích để kiểm tra độ biến dạng ứng suất sự chuyển vị khi làm việc chịu tác dụng của các lực

B MÔ PHỎNG.

Bài toán mô hình mô phỏng chi tiết trục 3D để xác định trục đủ điều kiện bền để làm việc hay không, để có cái nhìn sâu sắc về hoạt động.

Hình ảnh: mô phỏng

C CHỌN VẬT LIỆU.

 Từ Modul trên thanh công cụ ta chọn “Property”

 Cửa sổ Edit Material suất hiện, ở mục Name đặt tên vật liệu là thép C45 Ta chọnmục Mechanial => Elasticity => Elastic, rồi điền giá trị như hình dưới

 Tại mục Step, chọn Create Step, chọn kiểu Static general, cho thời gian tính toán

là 1 giây tại basic

 Tại incrementation: chọn initial = 0.5 ; minimum = 1E-005 ; maximum = 0.5

Hình ảnh :Mục step

E ĐẶT ĐIỀU KIỆN BIÊN.

 Ta đặt điều kiệu ở vị trí đặt ổ bi

kiểu Symmetry/Antisymmetry/Encastre → Continue → chọn vào mặt tiếp xúc với

ổ bi → Done → chọn XSYMM ( U1=UR2=UR3=0) để ràng buộc 3 bậc tự do.

 XSYMM (U1=UR2=UR3=0): Đối xứng qua mặt X (mặt phẳng YOZ), bề

mặtkhông được dịch chuyển theo hướng trục X, không được quay quanh trục Y vàkhông được quay quanh trục Z

Hình ảnh: Mặt chọn đặt điều kiện biên 1.

Symmetry/Antisymmetry/Encastre → Continue → chọn vào mặt tiếp xúc với ổ bi →

Done → PINNED ( U1=U2=U3= 0) để ràng buộc 3 bậc tự do tịnh tiến.

Hình ảnh: Mặt chọn đặt điều kiện biên 2

G MOMEN LỰC.

 Đặt mômen xoắn và mômen uốn lên Trục, chọn 4 mặt phía dưới trục đặt bánh răng là nơi xuất hiện mômen xoắn và mômen uốn lên Trục

Hình ảnh: Mặt được chọn.

 Create Load (step1) →Mechanical→moment

 Ta cho giá trị CM1= 541514 N ( mômen xoắn ) , CM2 = 1.20967E+006N (mômenuốn) và CM3=0N

Hình ảnh: Mômen lực

H CHIA LƯỚI.

 Tại mục Mesh, ta tiến hành chia lưới cho trục:

 Chọn vào trục chính: Mesh →Control → Scan chi tiết →Table Mesh control xuất hiện →cchọn Tex tại Element→Ok

Hình ảnh: Chia lưới

chia lưới của trục

I Tiến hành nộp bài toán phân tích

submit và chờ đợi kết quả

Hình ảnh: Hoàn thành phân tích

8.1 KẾT LUẬN

Kết luận Với giá trị ứng suất là 4,413e+02 và chuyển vị 2,877e-2 của phần mềm tính toán nhỏ hơn ứng suất tính toán an toàn ban đầu, trục 2 không thõa mãn điều kiện làm việc

-Việc mô phỏng đã đạt được kết quả là xây dựng mô hình và xác định các thông

cơ học của trục